前向散射式能見(jiàn)度檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、大氣能見(jiàn)度是重要的氣象要素之一，它對(duì)航空、航海、陸上交通以及軍事活動(dòng)等都有很大影響。近年來(lái)，我國(guó)高速公路事業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在為經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)的同時(shí)，高速公路交通事故的發(fā)生次數(shù)也在逐年增多，而低能見(jiàn)度天氣，特別是由瞬時(shí)、突發(fā)團(tuán)霧引起的能見(jiàn)度突降一直是造成高速公路交通事故的主要原因之一。為提高高速公路安全性，本文設(shè)計(jì)了一種新型前向散射式能見(jiàn)度檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)。本系統(tǒng)同時(shí)還可應(yīng)用于江河航道等交通運(yùn)輸領(lǐng)域。
　　系統(tǒng)主要由能見(jiàn)度檢

2、測(cè)模塊與GPRS無(wú)線傳輸模塊組成。能見(jiàn)度檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)大氣能見(jiàn)度，再由GPRS無(wú)線傳輸模塊把數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁咚俟窔庀蟊O(jiān)測(cè)中心，監(jiān)測(cè)中心通過(guò)沿線信息顯示屏、手機(jī)和收音機(jī)等終端發(fā)布實(shí)時(shí)路況信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路能見(jiàn)度的全天候?qū)崟r(shí)檢測(cè)與預(yù)警。
　　本文首先介紹了開(kāi)發(fā)能見(jiàn)度檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)的背景及實(shí)現(xiàn)意義，通過(guò)對(duì)目前存在的幾種能見(jiàn)度測(cè)量方式的分析比較，闡述了前向散射法對(duì)于高速公路應(yīng)用領(lǐng)域的可行性和優(yōu)越性。然后根據(jù)能見(jiàn)度測(cè)量的基本理論，提出

3、了一種前向散射式能見(jiàn)度儀的設(shè)計(jì)方案和具體實(shí)現(xiàn)方法。能見(jiàn)度檢測(cè)系統(tǒng)由發(fā)射端、接收端和信號(hào)控制處理器組成，發(fā)射端和接收端裝有透鏡以增強(qiáng)散射光強(qiáng)，接收端還裝有窄帶濾光片消除雜散光對(duì)有用信號(hào)的干擾。發(fā)射端光源采用近紅外發(fā)光二極管，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的大電流驅(qū)動(dòng)電路和光強(qiáng)穩(wěn)定電路。接收端裝有與發(fā)射端光源匹配的光電轉(zhuǎn)換集成放大器，將微弱的散射光信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，并經(jīng)過(guò)前級(jí)放大后輸出。在信號(hào)處理中，設(shè)計(jì)了帶通濾波電路和鎖相放大電路，實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)噪聲干擾下對(duì)

4、微弱信號(hào)的提取。在能見(jiàn)度信號(hào)采集方面，使用了程控增益電路和高精度A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)大動(dòng)態(tài)范圍下能見(jiàn)度信號(hào)的精確采集。以FPGA構(gòu)成的主控制器對(duì)能見(jiàn)度檢測(cè)系統(tǒng)的各個(gè)單元進(jìn)行控制，并完成與無(wú)線傳輸模塊單片機(jī)的通信。通過(guò)與參照能見(jiàn)度儀對(duì)比測(cè)試，該系統(tǒng)達(dá)到高速公路對(duì)能見(jiàn)度檢測(cè)的精度要求。
　　本文還設(shè)計(jì)了基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)將實(shí)時(shí)檢測(cè)的能見(jiàn)度數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控中心，借助高速公路現(xiàn)有的路況發(fā)布與預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)低能見(jiàn)度